万　佳，钟智丽，谭永水

(天津工业大学纺织学院，天津　300387)

大麻纤维取自大麻的韧皮纤维，学名CANNABIS SATIVA, 具有良好的抗菌保健、吸湿透气、抗静电、耐热、抗紫外线等性能，是良好的纺织纤维原料[1-3]。大麻纤维的平均细度接近于棉，并且纤维细胞两端呈圆形，所以大麻纤维制成的纺织品与其他麻类织物相比，不会有刺痒和粗糙感。但由于大麻纤维木质素含量较高，如果脱胶进行的不够彻底，会给后续的纺、织、染等工序带来很大的困难[4]，因此较适于与棉等纤维混纺。

康纶纤维又称纳米银涤纶，英文名CLEANCOOL，是由上海兴诺康纶纤维科技股份有限公司研制出的专利产品。作为一种改性涤纶，其在涤纶纺丝液中加入一定量的纳米银材料，通过独特的纺丝技术，使其截面呈十字型。由于特殊的截面形状，康纶纤维具有良好的吸湿排汗功能，因此，其在运动服、外衣、内衣等领域应用广泛[5]。

本文选用棉纤维作为大麻和康纶两种纤维的载体，对大麻、棉、康纶进行混纺，旨在研制出一种能够适用于内衣、袜子等贴身穿着面料用纱线，并探究不同混纺比对纱线性能的影响，为大麻纤维的开发提供数据支撑和参考。

1　试验

1.1　材料与仪器

材料：大麻纤维(实验室自备)；棉纤维选取细度较细的长绒棉(实验室自备)；康纶纤维(上海兴诺康纶纤维科技股份有限公司)。

仪器：XFH小型和毛机、DSCa-01型小型数字梳棉机、DSCr-01型小型数字并条机、DSRo-01型粗纱机、DSSp-01型小型数字式细纱试验机。

1.2　纱线的纺制

查阅文献，棉和涤纶、大麻混纺时，大麻纤维的比例在20%左右时成纱效果较好，因此本文首先固定大麻纤维的比例，以研究棉与康纶之间不同比例下对于纱线强力等指标的影响。选取大麻/棉/康纶5种混纺比例：20/30/50；20/35/45；20/40/40；20/45/35；20/50/30，分别标记1～5。

另外考虑到纱线舒适性，本文固定棉比例为50%，选择了大麻/棉/康纶五种混纺比例：20/50/30；15/50/45；10/50/40；5/50/35；0/50/50，分别标记5～9(由于大麻比例0.2，棉占比0.5时的5号纱为同一种规格，后文不再重复编号)。

纱线均按照16tex左右规格进行纺制。此次纱线纺制采用棉纺工艺流程：开清棉→梳棉→并条→粗纱→细纱。

2　纱线强力测试

2.1　测试仪器及步骤

测试仪器：自动单纱强力试验机。测试步骤：(1)启动仪器，进行20分钟预热；(2)设定参数，选定测试纱管数量与测试次数；(3)将纱线按要求通过导纱钩，用夹子夹持住纱线(注意预加张力)，加持长度为500mm；(4)开始试验并重复(3)步骤，直至测试结束。

2.2　实验结果计算

(1)断裂强度(CN/tex)：

(2)断裂长度：

(3)单强变异系数：

(4)平均伸长率：

式中，L指试样夹持长度。

3　纱线性能分析

3.1　测试结果统计

通过2.2的公式，对测试得到的实验数据进行分析、计算，得出各成纱的单纱强力测试结果见表1。

表1　各纱线强力指标

3.2　拉格朗日插值法建立数学模型

拉格朗日插值法是属于数值分析方法的一种多项式插值法[6]。如对实际中的某一物理量进行检测，在多个点取得相应的检测数据，用拉格朗日插值公式可得到一个拉格朗日多项式。单从数学角度来讲，拉格朗日插值法能够给出一个满足穿过二维平面上n(n为大于1的整数)个已知点的多项式函数。

本文选取纱线强度和混纺比作为指标建立数学模型，采用拉格朗日差值法作为研究的方法。对比一号纱线到五号纱线断裂强度与混纺比例的关系，构建X为棉的比例，Y为断裂强度，得出五个坐标值(0.3,14.88)，(0.35,8.83)，(0.4,11.3)，(0.45,10.28)，(0.5，11.37)。即此时n=4，x0=0.3,x1=0.35,x2=0.4,x3=0.45,x4=0.5。将其代入公式可得：

y0l0(x)=99200(x-0.35)(x-0.4)(x-0.45)(x-0.5)

y1l1(x)=-235466.67(x-0.3)(x-0.4)(x-0.45)(x-0.5)

y2l2(x)=452000(x-0.3)(x-0.35)(x-0.45)(x-0.5)

y3l3(x)=-274133.33(x-0.3)(x-0.35)(x-0.4)(x-0.5)

y4l4(x)=75800(x-0.3)(x-0.35)(x-0.4)(x-0.45)

所以：

得出公式后，通过graph软件得出其在[0.3,0.5]之间以0.001为梯度的散点数据，用Origin软件得到如图1所示“断裂强度-棉纤含量”曲线。

图1　棉纤维含量与断裂强度关系图

从图1中不难看出，棉纤维含量在0.3～0.5之间时，曲线存在波峰，此时棉纤维含量在0.41左右，断裂强度为11.45CN/tex；而当棉纤维含量在0.3时，其断裂强度最高，为14.88CN/tex。

同理，对比5～9号纱线断裂强度与混纺比例的关系，构建X为麻的比例，Y为断裂强度，得出五个坐标值(0,10.35)，(0.05,10.67)，(0.1,12.54)，(0.15,12.46)，(0.2，11.37)。即此时n=4，x0=0,x1=0.05,x2=0.1,x3=0.15,x4=0.2。将其代入公式可得：

y0l0(x)=69000(x-0.05)(x-0.1)(x-0.15)(x-0.2)

y1l1(x)=-284533.33x(x-0.1)(x-0.15)(x-0.2)

y2l2(x)=501600x(x-0.05)(x-0.15)(x-0.2)

y3l3(x)=-332266.67x(x-0.05)(x-0.1)(x-0.2)

y4l4(x)=75800x(x-0.05)(x-0.1)(x-0.15)

所以：

同样由上述方法，可以得出在区间[0,0.2]数据图如图2。

图2　麻纤维含量与断裂强度关系图

由图2可得，麻纤维含量在0.12附近时，断裂强力最高，可达12.79CN/tex。综合考虑实验设计的两种变量下的纤维配比，单从混纺纱断裂强力角度考虑，大麻/棉/康纶比例为12/30/58或12/41/47时，强力较大；若综合考虑两种纤维含量，从纱线的舒适性角度考虑，比例为12/41/47时最佳。

由于棉纤维的强伸性优于大麻纤维，当大麻纤维的含量较低时，此时纱线的强力主要取决于棉纤维与康纶纤维，此外由于棉与康纶纤维的长度及长度整齐度较好，细度较细，截面内纤维数量多、接触面大，在拉伸时不易滑脱，纱线的强力较高。而大麻纤维短纤维较多，易对纱线强力造成不良影响，综合实验数据以及纱线最终用途，认为适合实际应用的混纺纱混纺比例为为12/41/47。

4　结语

本文以开发功能性内衣用纱为目的，研究大麻、康纶、棉三种纤维不同比例混纺，考虑到不同纤维对于纱线性能的影响，纺制了9种不同比例纱线，通过对纱线强力进行对比分析，结果表明：随着麻纤维含量的增加，纱线的断裂强力和断裂伸长降低。综合考虑，大麻/棉/康纶的混纺比为12/41/47时纱线的综合性能最好。

[1]钟智丽，张肖，张宏杰，等.碱处理对大麻纯纺织物服用性能的影响[J].成都纺织高等专科学校学报，2017(4)：57-61.

[2]周永凯, 张建春, 张华. 大麻纤维的抗菌性及抗菌机制[J]. 纺织学报, 2007, 28(6):12-15.

[3]郝新敏，李宏伟，李馨馨．汉麻与棉及其混纺纱线吸放湿性能研究[J]．纺织学报，2010，21(2)：33-38．

[4]蒋少军, 李志忠, 张新璞,等. 大麻纤维性能及生物酶脱胶工艺研究[C].功能性纺织品及纳米技术研讨会， 2008.

[5]张复全, 赵丹青. CLEANCOOL(康纶)纤维的性能和应用[C].中国抗菌产业发展大会， 2012.

[6]李忠友, 刘宏伟. 拉格朗日插值法的运用综述[J]. 世界华商经济年鉴:理论版, 2011:66-67.